Silicium métal, également connu sous le nom de silicium industriel ou silicium métallurgique, est la forme relativement pure de silicium élémentaire produite commercialement. Il a généralement une pureté de98% à 99,5%, le pourcentage restant étant constitué d'impuretés telles que le fer, l'aluminium et le calcium. Il est produit en réduisant le quartz (SiO₂) avec des matériaux carbonés comme le charbon, le charbon de bois ou le coke de pétrole dans un four à arc électrique immergé. Ce processus consomme énormément d'électricité-environ 12 000 à 14 000 kWh par tonne de silicium métallique.
Le produit est livré sous forme de morceaux gris d'aspect métallique-, généralement d'une taille comprise entre 10 mm et 100 mm. Ses principales applications sont industrielles :
Comme matière première pour la production de silicones, de silanes et d'autres composés chimiques
Comme matériau de base pour le raffinage en silicium-de plus grande pureté pour l'électronique et les cellules solaires.
Silicium cristallin
Le silicium cristallin est unqualité différente du même élément. Il fait référence au silicium qui a été raffiné à des niveaux de pureté extrêmement élevés-généralement99,9999 % (6N) à 99,9999999 % (9N)voire plus. Ce raffinement est obtenu grâce à des procédés chimiques complexes tels que le procédé Siemens ou la technologie des réacteurs à lit fluidisé, à partir de silicium métal.
Une fois purifié, le silicium cristallin est fondu et transformé en gros lingots monocristallins - (en utilisant la méthode Czochralski) ou en blocs multi- cristallins. Ceux-ci sont ensuite découpés en fines tranches. Le silicium cristallin est le matériau fondamental utilisé dans :
Dispositifs semi-conducteurs (puces, processeurs, mémoire)
Cellules solaires photovoltaïques
Principales différences résumées
| Aspect | Silicium Métal / Silicium Industriel | Silicium cristallin |
|---|---|---|
| Pureté | 98% – 99.5% | 99,9999 % – 99,9999999 % (6N à 9N) |
| Production | Réduction carbothermique du quartz dans un four à arc | Affinage chimique du silicium métal (procédé Siemens, etc.) |
| Apparence | Morceaux gris, éclat métallique | Brillant, miroir-comme des lingots ou de fines plaquettes |
| Coût | Faible (environ 2 000 à 3 000 $ par tonne) | Très élevé (en milliers de dollars par kilogramme) |
| Utilisation principale | Alliage, silicones, base pour affinage | Semi-conducteurs, cellules solaires |
Le silicium métallique et le silicium industriel sont le même produit -le matériau brut pur à 98 -99,5 % utilisé à des fins industrielles en vrac. Le silicium cristallin est un dérivé du silicium métallique de bien plus grande pureté et beaucoup plus coûteux, spécialement fabriqué pour les applications électroniques et photovoltaïques.
